协同导航

摘要： 针对无人机群协同导航问题,提出了因子图框架下基于高斯粒子滤波和消息传递算法的无人机群协同导航方法。所提方法利用因子图描述无人机群导航状态与自身量测以及相对导航信息之间的关系,并通过高斯粒子滤波实现因子图中节点之间的消息传递,完成无人机群导航状态的最大后验概率估计。仿真结果表明所提出的方法实现了机载多源传感信息与相对导航信息的有效融合,定位精度相比于基于因子图和粒子化消息传递的混合和积算法(H-SPAWN)提高50%以上。

摘要： 针对机器人同步定位与导航系统中,空中无人机执行地面任务灵活性差、地面无人车视野易被遮挡等问题,采用基于视觉同步定位与地图构建(SLAM)的空地协同导航方法;针对现有空地协同导航系统中无人机多视角下的视差问题,提出了3D-2D线特征匹配方法;针对图像轮廓还原程度较差的问题,将无人机关键帧拼接后的边缘图像与SLAM地图进行基于轮廓相似度的融合。地面无人车通过视觉标靶对自身定位,并融合激光雷达局部地图的方法实时修正地图,完成路径规划。通过仿真进行测试,证明了方案的可行性和方法的有效性。

摘要： 针对仅依赖惯性传感器数据进行零速修正的行人航位推算方法导致室内行人协同导航定位累计误差较大的问题,提出了一种三维环境下的分布式行人协同惯性SLAM方法。在行人间初始相对位姿未知的情况下,通过蓝牙检测相遇,使用基于奇异值分解的最小二乘方法求解行人间位姿的刚性变换;然后构建基于三维占用栅格的惯性SLAM地图,通过优化联合后验概率分布获得行人位姿与地图的最优估计,减小系统的累计误差;同时构建了一个分布式协同SLAM框架,使得每个行人的定位系统都能够独立运行。实验结果表明,所提出的算法能有效提升三维惯性行人协同导航系统的定位精度,在大约2000 m^(2)、总长2000 m的多楼层双人协同实验中,算法的平均定位误差为1.22 m,与传统零速修正方法相比,定位精度提升80%以上。

摘要： 针对自主水下机器人北极冰下远距离航行存在较大定位偏差的情况,本文提出利用单波束协同地形匹配导航方法改善定位性能。针对粒子滤波出现粒子退化和粒子耗尽,导致测量更新失效问题,本文设计一种地形自适应双自主水下机器人协同地形匹配导航方法,根据地形高程标准差计算地形置信度,将地形置信度融入双自主水下机器人协同地形匹配导航系统中,提高了导航方法的鲁棒性。通过模拟仿真对该方法进行验证,结果表明该方法能够有效提高定位的精度及鲁棒性。

摘要： 惯性导航系统的误差随时间累积,仅依靠惯性导航系统进行定位的无人机编队无法在长航时飞行中获取高精度导航信息.针对这一问题,面向主从式无人机编队提出一种协同导航方案.首先,在无人机上配置相对导航传感器,测量主从无人机编队成员之间的相对速度和相对位置信息;其次,考虑编队成员之间的相对位姿,研究空间统一转换方案,将编队各成员依靠惯性导航系统测量的绝对导航信息与相对传感器测量的相对导航信息统一到同一导航坐标系下;最后,给出基于相对速度和相对位置辅助的协同导航方案.30 min仿真结果表明,采取该方案后,从机各方向上的速度和位置误差分别收敛至0.1 m/s和5 m,证实该方案相较于惯性导航系统更适用于长航时飞行场景.

摘要： 基于足部微惯性测量单元(MIMU)和超宽带测距的协同导航技术是一种解决卫星信号受限环境下单兵自主导航难题的有效途径.根据零速修正辅助的惯性解算特点,建立了一种单兵协同导航模型,协同导航状态为各单兵的位置和航向,系统输入为足部MIMU提供的每步位移和航向增量.将算法与相关文献中提出的两种算法进行了对比分析,该算法的优点是无需对足部惯导模块做任何改动和进行反馈修正,易于工程实现且不损失精度.通过三人协同导航试验分析了算法的性能,数据分析表明协同导航在不同条件下可以不同程度地改善系统的定位性能.

摘要： 针对飞行器集群系统中存在着定位精度差异较大的飞行器集群飞行情况,以及传统主从式协同导航结构系统存在可靠性低、不能充分利用集群系统协同导航信息的问题,提出了一种分层式结构的集群飞行器协同导航方法.该方法将参与集群的飞行器按照其定位精度高低分层,同层飞行器定位精度相当,一架低精度层飞行器可以同时接受多架高精度层飞行器的协同导航信息,然后建立基于相对距离以及相对角度的协同导航模型,最后通过卡尔曼滤波来修正低精度层飞行器的机载导航信息.仿真结果表明,该结构相对于传统主从式协同导航结构能够有效提高集群飞行系统中低精度层飞行器的定位精度,并可增强集群协同导航系统的可靠性和容错性能.

摘要： 构建稳健的水下通信网络以提供编队支撑信息和导航增强信息,是实现多自主水下航行器(AUV)组网编队的基础。因此,研究如何在水下通信手段和成熟通信载荷受限的情况下,利用有限资源,构建满足真实水下环境多AUV编队需求的通信网络,对后续开展多AUV协同作业研究具有重要意义。针对当前水下移动组网编队研究中,由于组网及协同导航工程应用不足,制约了编队中其他层进一步发展的问题,文中对多AUV网络通信协议、机制以及协同导航增强的实现进行了研究,设计了一种基于水声通信的组网与协同导航方案,利用德国Evologics公司的3台水声通信机进行网络构建,并在3台AUV组成的水下编队中进行了试验,验证了该方案能为AUV编队提供有效的通信和协同保障。

摘要： 无人艇以集群方式被广泛应用于各个领域.无人艇集群完成任务的前提是获知相对的位置关系.为此,针对无人艇集群协同定位算法误差进行了全面分析.首先,给出了基于数据链协同定位原理.在此基础上,深入剖析了协同定位误差种类、特点及影响.最后,针对协同定位算法中对协同定位精度影响较大的3个因素进行了仿真分析.分析结果表明,伪距测量误差和几何精度因子对协同定位误差影响最大.协同定位误差增大比例与伪距测量误差增大比例基本一致,大于几何精度因子增大比例;协同定位误差增幅小于源节点位置误差增幅.

摘要： 构建稳健的水下通信网络以提供编队支撑信息和导航增强信息,是实现多自主水下航行器(AUV)组网编队的基础.因此,研究如何在水下通信手段和成熟通信载荷受限的情况下,利用有限资源,构建满足真实水下环境多AUV编队需求的通信网络,对后续开展多AUV协同作业研究具有重要意义.针对当前水下移动组网编队研究中,由于组网及协同导航工程应用不足,制约了编队中其他层进一步发展的问题,文中对多AUV网络通信协议、机制以及协同导航增强的实现进行了研究,设计了一种基于水声通信的组网与协同导航方案,利用德国Evologics公司的3台水声通信机进行网络构建,并在3台AUV组成的水下编队中进行了试验,验证了该方案能为AUV编队提供有效的通信和协同保障.

摘要： 飞行器集群飞行能够扩大工作范围,提高整体效率.飞行器集群飞行中存在着不同用途、不同类型以及性能的飞行器协同飞行情况.但是对于不同类型和性能的飞行器进行集群飞行时,由于不同飞行器的导航性能差距较大,使得各飞行器无法同时准确到达既定阵列位置,因而会影响飞行器的整体集群.本文在分析到达时间差(TDOA)方程求解目标位置坐标原理的基础上,针对分析阵列飞行时的特点以及集群飞行中不同类型飞机定位精度差异,研究了将定位精度较高的飞行器作为基准飞行器,利用飞行器相互之间的距离信息来提高定位误差较大飞行器的定位精度的方法.该方法通过将飞行器机载平台导航系统输出的导航参数转化为地球坐标系(ECEF)坐标系下的坐标,通过构建集群飞行器协同导航模型并采用集群飞行器协同导航算法来计算目标飞行器的位置坐标并对计算结果进行优化.结合协同算法求解的目标飞行器位置解算结果,利用卡尔曼滤波对机载导航信息进行修正.仿真验证表明,该算法可提高性能较低飞机的定位精度,有效修正机载导航信息.

摘要： 为了提高现有分散式数据融合算法在计算量和通信量上的综合性能,提出了一种新的分散式数据融合算法,运用在多无人艇的协同导航中.该算法为了降低计算量,首先借鉴机器人同步构图与定位,利用联合分布状态将关键历史状态保留在滤波中,避免时间更新的复杂计算;然后利用滤波信息参数的稀疏性,减小滤波所涉及的计算复杂度;最后根据Cholesky矩阵分解的特殊性质,进一步减少计算复杂度.同时该算法为了降低通信量,通过环形多节点通信方式和删除冗余信息等操作,保持单个无人艇有限的存储容量,实现通信的有效管理.结果表明,在多无人艇协同导航系统中,该算法较传统的分散式卡尔曼滤波算法,定位达到同等精度,但是其通信量更小,计算量更少,证明了算法的有效性和正确性.

摘要： 为了降低成本,考虑在无人艇编队中从艇使用低精度MEMS陀螺和多普勒测速仪测量航向和速度进行航迹推算,并测量和装备有高精度导航设备的主艇的距离进行扩展卡尔曼滤波(EKF),估计并补偿陀螺误差,更新和修正从艇的位置.因为MEMS陀螺的初始航向偏差和漂移在系统方程中起着相似的作用,无法同时估计出它们的值,所以在EKF算法中,用同一个状态先估计初始航向偏差并补偿,再将状态清零并重新设置系统方差阵,进而估计陀螺漂移.

摘要： 协同虚拟环境系统已经在科学可视化、协同设计、战争模拟等很多领域得到了广泛应用.文中论述了CVE空间导航的特点,并在单用户空间导航模型的基础上,建立了协同导航模型,对研究CVE空间导航与协作问题具有理论指导意义.

摘要： 针对现有起重机协同载运存在的问题，本发明提供一种适用于大型重载、复杂工况、性能可靠、适应性强、基于网络的多起重机协同载运导航系统及方法。本发明系统包括网络运算监控服务器、载物箱下位机、四轴航拍飞行器、载物箱状态监测模块、无线通讯装置、载物箱位置指示灯、起重机状态监测模块和起重机下位机。本发明的导航控制方法，通过对起重机下位机和载物箱下位机反馈的数据结合GPS信息、天气信息进行综合路线规划和具体单个起重机的动作和方向监控，确保整个起重机队列有序、精确的协作。有益的技术效果：本发明所述的设备与方法，可以有效地抑制载运过程中由于复杂路况造成的重物的摆动，适用于精密贵重大型负载的载运。

摘要： 本发明公开了一种INS/DVL组合导航系统鲁棒智能协同校准方法，步骤一：建立包括状态方程和量测方程在内的传统INS/DVL系统模型；步骤二：采用基于声测距的交替校正算法对海洋无人运动平台进行校正；步骤三：利用基于统计相似度度量的鲁棒卡尔曼滤波器滤除输出异常值。本发明涉及的基于水声测距的交替校正算法不需要参考站点或者母船的支持，不仅扩大了海洋无人运动平台的工作范围，而且进一步提高了其定位精度；本发明鲁棒滤波器计算量小于现有的鲁棒滤波器，在高采样频率的导航应用中更具优势，而且对于异常值造成的非高斯场景其鲁棒性强于现有的鲁棒滤波器，本发明定位精度优于传统的INS/DVL组合导航系统。

摘要： 针对现有起重机协同载运存在的问题，本发明提供一种适用于大型重载、复杂工况、性能可靠、适应性强、基于网络的多起重机协同载运导航系统及方法。本发明系统包括网络运算监控服务器、载物箱下位机、四轴航拍飞行器、载物箱状态监测模块、无线通讯装置、载物箱位置指示灯、起重机状态监测模块和起重机下位机。本发明的导航控制方法，通过对起重机下位机和载物箱下位机反馈的数据结合GPS信息、天气信息进行综合路线规划和具体单个起重机的动作和方向监控，确保整个起重机队列有序、精确的协作。有益的技术效果：本发明所述的设备与方法，可以有效地抑制载运过程中由于复杂路况造成的重物的摆动，适用于精密贵重大型负载的载运。

摘要： 本发明公开了一种基于导航模拟源接收机的软硬协同仿真系统及方法。系统包括：导航仿真模块，所述导航仿真模型包括卫星模型、干扰站模型和导航终端模型；所述卫星模型包括卫星运行轨迹模块、生成播发导航电文模块和功率空间衰减模块；所述干扰站模型包括位置仿真模块、干扰信号类型模块和功率空间衰减模块；所述导航终端模型的功能至少包括导航电文接收解算模块和PVT解算模块。本发明实现了软硬协同的导航仿真，可以根据仿真场景动态控制单干扰模拟源实现多干扰源仿真，可以通过场景调整控制单导航终端实现多导航终端实物仿真。

摘要： 本发明公开了一种基于导航信息双向融合的行人与智能移动载体协同导航系统及其导航方法，属于惯性与组合导航领域。该系统由安装于人体的行人导航系统与智能移动载体上安装的惯性导航系统组成，在系统进入存在信号屏蔽或电磁干扰的未知环境时，构建信息双向融合滤波器同步修正两套系统的导航信息误差，即利用智能移动载体惯性导航系统中较高的传感器精度完成行人导航系统磁航向误差的实时补偿，同时利用行人导航系统较高的位移精度修正智能移动载体惯性导航系统误差，实现同步提高两套导航系统的定位性能。本方法改进了环境存在信号屏蔽或电磁干扰的情况下行人导航与移动载体导航系统的定位方法，有助于全面提高人机一体化智能系统的综合性能。

摘要： 本发明公开了一种协同导航定位系统及导航定位方法，包括传感器数据采集模块、RGB‑D图像生成模块、运动学建模模块、零偏修正模块、位姿跟踪模块、全局优化模块和地图存储模块，本发明的有益效果是：系统配备了GPS、单目视觉传感器、惯性导航元件、激光雷达四种传感器，结合了各个传感器的优点，提升其精度以及适用范围，能够在各种复杂的环境下正常工作，具有定位速度快，定位精度高，鲁棒性强，适用范围广等优点。

摘要： 本发明公开了一种基于导航信息双向融合的行人与智能移动载体协同导航系统及其导航方法，属于惯性与组合导航领域。该系统由安装于人体的行人导航系统与智能移动载体上安装的惯性导航系统组成，在系统进入存在信号屏蔽或电磁干扰的未知环境时，构建信息双向融合滤波器同步修正两套系统的导航信息误差，即利用智能移动载体惯性导航系统中较高的传感器精度完成行人导航系统磁航向误差的实时补偿，同时利用行人导航系统较高的位移精度修正智能移动载体惯性导航系统误差，实现同步提高两套导航系统的定位性能。本方法改进了环境存在信号屏蔽或电磁干扰的情况下行人导航与移动载体导航系统的定位方法，有助于全面提高人机一体化智能系统的综合性能。

摘要： 本发明公开了一种协同导航定位系统及导航定位方法，包括传感器数据采集模块、RGB‑D图像生成模块、运动学建模模块、零偏修正模块、位姿跟踪模块、全局优化模块和地图存储模块，本发明的有益效果是：系统配备了GPS、单目视觉传感器、惯性导航元件、激光雷达四种传感器，结合了各个传感器的优点，提升其精度以及适用范围，能够在各种复杂的环境下正常工作，具有定位速度快，定位精度高，鲁棒性强，适用范围广等优点。

摘要： 本发明涉及一种基于多约束模型的水下协同导航编队约束方法，根据协同导航预设的领航UUV编队队形，建立协同导航不同编队下的几何因子数据库，将不同队形的几何因子数据库分发至各跟随UUV；跟随UUV根据任务划分在区域内航行，判定几何因子和几何因子门限、水声时延和直达声水声时延门限、水声时延和最大水声测距通信作用距离时延门限，若三者皆没有超过门限，那么跟随UUV继续自由航行，否则跟随UUV自身规划路径，并改善几何因子和传播时延。本发明以一种多约束模型约束跟随UUV的航行区域，从而使得协同导航时刻处于良好的效能，从而改善协同导航定位精度，避免跟随UUV离队。

摘要： 本发明公开了多域协同导航互观测能见性搜索系统及实时建模方法，通过三维地图建立模块读取数据文件中的地形数据建立三维地图；通过观测体位置读取模块读取观测体位置；通过观测者轨迹读取模块获取观测者位置；观测体能见性解算模块基于观测体位置、观测者位置和地形数据计算出观测体、地形相对于观测者的高度角，解算观测者对观测体的能见性数据；用户可视化模块实时显示系统操作界面和解算结果。本发明方法实现了一种简易但高效的三维地图的建立，三维环境中运动的观测者对观测体能见范围的计算，最后在用户可视化界面实时显示观测者附近位置的三维地图、能见观测体、观测体能见范围等算法处理结果。